Beschreibungdescription
Verfahren und Einrichtung zum Stapeln flacher Sendungen in eine StapelaufnahmeMethod and device for stacking flat mail items in a stack holder
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stapeln flacher Sendungen in eine Stapelaufnahme nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.The invention relates to a method and a device for stacking flat mail items in a stack holder according to the preambles of claims 1 and 6.
Die Sendungen unterschiedlichen Formates sollen alle exakt auf zwei Kanten ausgerichtet werden.The shipments of different formats should all be aligned exactly on two edges.
Für jede einzustapelnde Sendung ist die Kraft des Stapels gegen die Stapelrolle (Stapeldruck) optimal einzustellen, so dass jede Sendung bis zur Anschlagwand gelangt und ihre Vor- der- und Unterkante genau in einer Linie zu den bereits eingestapelten Sendungen ausgerichtet sind. Die Stellgröße für die Regelung des Stapeldruck an der Stapelrolle ist der Vorschub der verfahrbaren Stapelstütze, mit der auch ein Unterflurband gekoppelt sein kann. Durch das Einstapeln einer Sendung steigt der Stapeldruck an und kann durch das Wegfahren des Stapels von der Stapelrolle bzw. durch den Vorschub des Unterflurbandes mit der Stapel - stütze wieder reduziert bzw. optimal eingestellt werden. Um den Stapeldruck zu regeln, ist es notwendig, diesen zu messen.For each consignment to be stacked, the force of the stack against the stacking roll (stacking pressure) must be optimally adjusted so that each consignment reaches the stop wall and its front and bottom edges are exactly aligned with the consignments that have already been stacked. The manipulated variable for regulating the stack pressure on the stacking roller is the advance of the movable stacking support, with which an underfloor belt can also be coupled. Stacking a shipment increases the stack pressure and can be reduced or optimally adjusted by moving the stack away from the stacking roller or by advancing the underfloor belt with the stacking support. In order to regulate the stack pressure, it is necessary to measure it.
Nach dem Stand der Technik befinden sich an der Stapelwand im umliegenden Bereich der Stapelrolle ein oder mehrere Kraft- messeinrichtungen. So wird in der DE 195 47 292 AI ein Zwi- schenstapler beschrieben, bei dem zur Stapeldruckmessung in der Nähe der Stapelrolle ein oder mehrere angefederte Hebel angeordnet sind, auf die der Sendungsstapel drückt. Die Hebel betätigen Schalter, die Schaltsignäle für den Antrieb der Stapelstütze mit dem Unterflurband abgeben. Sobald ein be- stimmter Mindestdruck auf den oder die Hebel wirkt, wird ein Signal zum Verfahren des Unterflurbandes und der Stapelstütze von der Stapelrolle weg ausgelöst. Wird ein bestimmter Min-
destdruck unterschritten, verbleibt das Unterflurband mit der Stapelstütze in der nun eingenommenen Position.According to the prior art, one or more force measuring devices are located on the stacking wall in the surrounding area of the stacking roller. For example, DE 195 47 292 A1 describes an intermediate stacker in which one or more spring-loaded levers are arranged near the stacking roller for measuring the stacking pressure, and the stack of mail pushes against it. The levers actuate switches which emit switching signals for driving the stack support with the underfloor belt. As soon as a certain minimum pressure acts on the lever or levers, a signal to move the underfloor belt and the stack support away from the stacking roller is triggered. If a certain min If the pressure drops below the minimum pressure, the underfloor belt with the stack support remains in the position it has now assumed.
Für das optimale Einstapeln einer Sendung ist in erster Linie die Kraft zwischen dem Stapel und der Stapelrolle („Stapeldruck") maßgebend, weil von diesem direkt die Höhe der Reibung zwischen der Sendung und der Stapelrolle (bzw. dem Stapelriemen) abhängig ist und weil die den Transport der Sendung bewirkende Kraft über die Stapelrolle (bzw. den Stapel- riemen) auf die Sendung ausgeübt wird.For the optimal stacking of a consignment, the force between the stack and the stacking roll ("stacking pressure") is decisive, because the amount of friction between the consignment and the stacking roll (or the stacking belt) is directly dependent on this and because the force that causes the shipment of the shipment is exerted on the shipment via the stacking roller (or the stacking belt).
Die vorbekannte Lösung ermöglicht jedoch nur eine Messung des Druckes zwischen dem Stapel und einem oder mehreren Anlage- punkten des Stapels (Hebel) an der Stapelwand im umliegenden Bereich der Stapelrolle (also an den Kraftmesseinrichtungen, die nur einen Kraftnebenschluss zu dem funktionsrelevanten Kraftfluss über die Stapelrolle darstellen) . Somit ist eine direkte Messung des Stapeldruckes nicht möglich, sondern nur eine grobe Abschätzung des Stapeldruckes über den gemessenen Kraftnebenschluss .However, the previously known solution only enables the pressure between the stack and one or more contact points of the stack (lever) to be measured on the stack wall in the surrounding area of the stack roller (that is to say on the force measuring devices which only bypass the function-relevant force flow via the stack roller represent). This means that a direct measurement of the stack pressure is not possible, but only a rough estimate of the stack pressure using the measured force shunt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stapeln flacher Gegenstände zu schaffen, bei denen der zu regelnde Stapeldruck' genauer ge- messen wird.The invention is therefore based on the object to provide a method and a device for stacking flat articles, in which the 'more accurately be controlled stacking Measured is.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst .According to the invention the object is achieved by the features of claims 1 and 6.
Der Stapeldruck wird direkt an der Stapelrolle annähernd senkrecht zur Richtung der auf die Stapelrolle wirkenden resultierenden Riemenkraft über eine Auslenkung der Stapelrolle gemessen. Dazu ist die auslenkbare Stapelrollenlagerung über ein Verbindungselement zur Kraftübertragung mit dem Kraftaufnehmer derThe stack pressure is measured directly on the stack roller approximately perpendicular to the direction of the resulting belt force acting on the stack roller via a deflection of the stack roller. For this purpose, the deflectable stacked roller bearing is connected to the force transducer via a connecting element for power transmission
Kraftmesseinrichtung zur Messung des Stapeldruckes senkrecht zur resultierenden Riemenkraft verbunden.
Dadurch erfolgt keine Verfälschung des an der Stapelrolle wirkenden Stapeldruckes durch Kraftnebenschlüsse. Weil die Stapelrolle neben dem Stapeldruck auch die resultierende Riemenkraft aufzunehmen hat, muss der relativ kleine Stapeldruck von der großen resultierenden Riemenkraft, die nicht konstant ist und sons't das Messergebnis verfälschen würde, getrennt werden. Dies erfolgt dadurch, dass von dem Stapeldruck nur der Teil gemessen wird, der annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft steht, so dass die Kraftrichtungen vektoriell entkoppelt sind.Force measuring device for measuring the stack pressure connected perpendicular to the resulting belt force. As a result, the stack pressure acting on the stacking roller is not falsified by force shunts. Because the stacking roller next to the stack pressure has to also include the resultant belt force, has the relatively small stack pressure from the large resultant belt force that is not constant and sons' t would distort the measurement result, are separated. This is done by only measuring the part of the stack pressure that is approximately perpendicular to the resulting belt force, so that the force directions are vectorially decoupled.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.Advantageous embodiments of the invention are presented in the subclaims.
So ist es vorteilhaft, als Kraftaufnehmer in der Kraftmess- einrichtung einen Biegebalken mit Dehnungsmessstreifen vorzusehen, dessen Verformung annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft als Maß für den Stapeldruck dient. Bei diesem Messprinzip mit minimalem Messweg werden Störkräfte durch messwegbedingte Verschiebungen der Kraftrichtung weitgehend vermieden.It is therefore advantageous to provide a bending beam with strain gauges in the force measuring device, the deformation of which serves as a measure of the stack pressure, approximately perpendicular to the resulting belt force. With this measuring principle with minimal measuring path, disturbing forces due to displacements of the force direction caused by the measuring path are largely avoided.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Stapelrolle nur annähernd senkrecht zur Richtung der resultierenden Riemenkraft aus- lenkbar ist.It is also advantageous if the stacking roller can only be deflected approximately perpendicularly to the direction of the resulting belt force.
Um etwaige geometrische Ungenauigkeiten bzw. die daraus resultierenden Spannungen auszugleichen und keine Querkräfte auf die Kraftmesseinrichtung zu übertragen, erfolgt die Kraftübertragung von der Stapelrolle auf den Biegebalken derIn order to compensate for any geometric inaccuracies or the resulting tensions and to transmit no transverse forces to the force measuring device, the force is transmitted from the stacking roller to the bending beam
Kraftmesseinrichtung vorteilhaft über ein Verbindungselement, das in Kraftübertragungsrichtung annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft steif und senkrecht dazu biegeweich ausgeführt ist.
Vorteilhaft ist es auch, die Kraftmesseinrichtung justierbar auf einem Schlitten anzubringen, um montage- oder toleranzbedingte Vorspannungen auszugleichen.Force measuring device advantageously via a connecting element which is stiff in the force transmission direction approximately perpendicular to the resulting belt force and perpendicular to it is flexible. It is also advantageous to mount the force measuring device in an adjustable manner on a slide in order to compensate for preloads caused by assembly or tolerance.
Das Auslenken der Stapelrolle wird vorteilhaft erreicht, indem das Stapelrollenlager auf einer beweglichen Schwinge befestigt ist.The deflection of the stacking roller is advantageously achieved in that the stacking roller bearing is fastened on a movable rocker arm.
Damit durch das Abheben des Stapelriemens von einer in Trans- portrichtung vor der Stapelrolle befindlichen Umlenkrolle für den anderen Stapelriemen infolge einer Sendung die Richtung der resultierenden Riemenkraft nicht verändert wird, wodurch kurzzeitig Stδrkräfte erzeugt werden, ist es vorteilhaft, die Messung des Stapeldruckes durchzuführen, wenn sich noch keine Folgesendung zwischen Stapelriemen und Umlenkrolle befindet. Ist dies nicht möglich, so kann die veränderte Richtung der resultierenden Riemenkraft abhängig von der Dicke der Folge- Sendung rechnerisch bei der Kraftmessung berücksichtigt werden.So that the direction of the resulting belt force is not changed as a result of a shipment by lifting the stacking belt from a deflecting roller located in front of the stacking roller in the transport direction, as a result of which interference forces are briefly generated, it is advantageous to carry out the measurement of the stacking pressure if there is no follow-up shipment between the stacking belt and the pulley. If this is not possible, the changed direction of the resulting belt force, depending on the thickness of the subsequent mailing, can be taken into account in the calculation of the force.
Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert .The invention is then explained in more detail in an exemplary embodiment with reference to the drawing.
Dabei zeigen FIG 1 eine Draufsicht auf die Stapeleinrichtung;1 shows a plan view of the stacking device;
FIG 2 eine perspektivische Darstellung der Stapelrolle mit Kraftmesseinrichtung schräg von unten;2 shows a perspective view of the stacking roller with force measuring device obliquely from below;
FIG 3 eine perspektivische Darstellung der Stapel- rolle mit Kraftmesseinrichtung schräg von oben.3 shows a perspective view of the stacking roll with a force measuring device obliquely from above.
Wie FIG 1 zu entnehmen, werden die Sendungen nacheinander und eingeklemmt zwischen Stapelriemen 1,2 in stehender Position in Richtung Stapelrolle 4 transportiert. Damit das . Einstapeln
erfolgen kann, wird der zum Stapel gerichtete Stapelriemen 2 vor der Stapeleinrichtung über eine Umlenkrolle 3 umgelenkt, wogegen der andere Stapelriemen 1 erst über die Stapelrolle 4 umgelenkt wird. Die Sendungen werden aufgrund ihrer kineti- sehen Energie und durch Reibungskräfte an dem Stapelriemen 1 entlang zur Stapelrolle 4 an die dort befindliche Stapelstütze 11, wenn noch keine Sendung eingestapelt wurde, oder gegen die zuletzt eingestapelte Sendung des Stapels in einem spitzen Winkel α geleitet und dann zwischen der Stapelstütze 11 und einer dazu parallelen Stapelwand 7, aus der die Stapel- rolle 4 etwas hervorsteht, gehalten. Der Stapeldruck, der zwischen der obersten Sendung des Stapels und der Stapelrolle 4 herrscht, muss dabei so groß sein, dass jede Sendung sicher zwischen der Einstapelrolle 4 und der Stapelstütze 11 bzw. der obersten Sendung des Stapels bis zum Anschlag der Anschlagwand 8 gelangt, an dem die kinetische Energie der Sendung abgebaut wird. Damit nach dem Einstapeln einer Sendung der Stapeldruck nicht zu hoch wird, muss die Stapelstütze 11 und die Stapelunterlage in Form eines Unterflurbandes 9 von der Stapelstelle weg bewegt werden.As can be seen in FIG. 1, the mail items are transported one after the other and clamped between the stacking belts 1, 2 in a standing position in the direction of the stacking roll 4. So that . stacking can take place, the stacking belt 2 directed towards the stack is deflected in front of the stacking device via a deflection roller 3, whereas the other stacking belt 1 is only deflected via the stacking roller 4. The mailings are directed due to their kinetic energy and frictional forces along the stacking belt 1 to the stacking roll 4 to the stacking support 11 located there, if no mailing has been stacked, or directed against the last stacked mailing of the stack at an acute angle and then held between the stack support 11 and a stack wall 7 parallel thereto, from which the stack roller 4 protrudes somewhat. The stack pressure that prevails between the uppermost shipment of the stack and the stacking roll 4 must be so great that each shipment arrives safely between the stacking roll 4 and the stacking support 11 or the uppermost shipment of the stack until the stop wall 8 stops which the kinetic energy of the broadcast is reduced. So that the stack pressure does not become too high after stacking a shipment, the stack support 11 and the stack support in the form of an underfloor belt 9 must be moved away from the stacking point.
Dies geschieht, indem das angetriebene Unterflurband 9 und die mit ihm gekoppelte Stapelstütze 11 in Abhängigkeit vom gemessenen Stapeldruck über eine nicht dargestellte Regeleinrichtung entsprechend verfahren wird. Die Kopplung erfolgt über schlitzförmige Aussparungen 12 im Unterflurband 9 und die so geformte Stapelstütze 11, dass sie sich in einer der Aussparungen 12 verankern kann. Da die Stapelstütze 9 auf einer an der Anschlagwand 8 befindlichen Achse 10 nach oben schwenkbar ist, kann beim Entladen nach dem Hochschwenken der Stapelstütze 11 der Stapel herausgeschoben werden. Dann wird die Stapelstütze 11 auf der Achse 10 bis zur Stapelrolle 4 zurückgeschoben und wieder heruntergeschwenkt und in der entsprechenden Aussparung 12 des Unterflurbandes 9 verankert. Danach erfolgt ein neuer Stapelzyklus . Die Stapeldruckmessung erfolgt direkt an der auslenkbaren Stapelrolle 4. Da auf die Stapelrolle 4 auch die starke resultierende Riemenkraft FR wirkt, muss der im Verhältnis dazu kleine Stapeldruck Fs von
der Riemenkraft FR an der Stapelrolle 4 entkoppelt werden. Dies gelingt, indem von dem Stapeldruck Fs nur die zur Richtung der resultierenden Riemenkraft FR annähernd senkrechte Komponente FSg gemessen wird. Somit sind die beiden Kraft- richtungen vektoriell unabhängig voneinander.This is done by moving the driven underfloor belt 9 and the stack support 11 coupled to it in dependence on the measured stack pressure via a control device, not shown. The coupling takes place via slot-shaped recesses 12 in the underfloor belt 9 and the stack support 11 shaped in such a way that it can anchor itself in one of the recesses 12. Since the stack support 9 can be pivoted upwards on an axis 10 located on the stop wall 8, the stack can be pushed out during unloading after the stack support 11 has been pivoted up. Then the stack support 11 is pushed back on the axis 10 to the stacking roller 4 and swiveled down again and anchored in the corresponding recess 12 of the underfloor belt 9. Then there is a new batch cycle. The stack pressure measurement is carried out directly on the deflectable stack roller 4. Since the strong resulting belt force F R also acts on the stack roller 4, the stack pressure F s, which is small in relation to this, must the belt force F R are decoupled from the stacking roller 4. This is achieved by measuring only the component F S g approximately perpendicular to the direction of the resulting belt force F R from the stack pressure F s . The two force directions are therefore vectorially independent of one another.
Um dies zu gewährleisten, wird die Stapelrolle 4 so gelagert, dass eine minimale Auslenkung annähernd senkrecht zur Resultierenden der Riemenkraft FR (also in Richtung von Fss) mit minimaler Kraft erfolgen kann. Dazu wird die Stapelrolle 4 auf einer beweglichen Schwinge 14 mit minimierter Reibung schwenkbar gelagert. Eine Lagerung der Stapelrolle 4 auf einem in dieser Richtung leicht verformbaren Element ist prinzipiell auch möglich. In Richtung der möglichen Auslenkung erfolgt die Messung der Kraftkomponente Fss durch eine Kraftmesseinrichtung, die formschlüssig mit der Schwinge 14 der Stapelrolle 4 verbunden ist.In order to ensure this, the stacking roller 4 is mounted in such a way that a minimal deflection approximately perpendicular to the resultant of the belt force F R (ie in the direction of F ss ) can take place with a minimal force. For this purpose, the stacking roller 4 is pivotally mounted on a movable rocker 14 with minimized friction. Storage of the stacking roller 4 on an element that is easily deformable in this direction is in principle also possible. In the direction of the possible deflection, the force component F ss is measured by a force measuring device which is positively connected to the rocker 14 of the stacking roller 4.
Die Übertragung der Kraftkomponente Fss auf die Kraftmessein- richtung erfolgt durch ein Verbindungselement 5, welches um die beiden senkrecht zur Kraftmessrichtung stehenden Achsen besonders biegeweich ausgeführt ist, um etwaige geometrische Ungenauigkeiten bzw. die daraus resultierenden Spannungen auszugleichen und keine Querkräfte auf die Kraftmesseinrich- tung zu übertragen. In Kraftübertragungsrichtung ist das Verbindungselement 5 möglichst steif ausgeführt. Zur Kraftmessung wird ein Messprinzip mit minimalem Messweg, z.B. mittels Biegebalken 6 mit Dehnungsmessstreifen, eingesetzt, um Störkräfte durch die messwegbedingte Verschiebung der Krafteinrichtung zu minimieren. Das Ver indungselement 5 ist, wie in den FIG 2 und 3 gut zu erkennen, mit Schraubverbindungen an dem Biegebalken 6 und an einem Befestigungselement der drehbar gelagerten Schwinge 14 befestigt. Auf der Schwinge 14 befindet sich auch die Lagerung 13 der Stapelrol- le 4.
Um ontage- und toleranzbedingte Vorspannungen der Kraftmesseinrichtung in Messrichtung auszugleichen, ist der Biegebalken 6 auf einem in Messrichtung justierbaren, feststellbaren Schlitten 15 befestigt.The force component F ss is transmitted to the force measuring device by a connecting element 5, which is designed to be particularly flexible about the two axes perpendicular to the force measuring direction in order to compensate for any geometric inaccuracies or the resulting stresses and no transverse forces on the force measuring device transferred to. In the direction of force transmission, the connecting element 5 is made as rigid as possible. A measuring principle with a minimal measuring path, for example by means of a bending beam 6 with strain gauges, is used for force measurement in order to minimize interference forces due to the displacement of the force device due to the measuring path. The Ver inding element 5 is, as can be seen in Figures 2 and 3, fastened with screw connections on the bending beam 6 and on a fastening element of the rotatably mounted rocker 14. The bearing 13 of the stacking roller 4 is also located on the rocker 14. In order to compensate for the prestressing of the force measuring device in the measuring direction due to on-site and tolerance, the bending beam 6 is fastened on a lock 15 that can be locked in the measuring direction.
Je nachdem, wie groß der Winkel ß zwischen der resultierenden Riemenkraft FR und der Stapelwand 7 ist, ändert sich die Kraftkomponente Fss . Bei einem Winkel ß von etwa < 30° ist sie noch ausreichend groß, um aussagekräftige Messergebnisse zu erzielen. Wird die Kraftmessrichtung nicht in Bewegungs- richtung der Stapelrolle 4, sondern mehr in Richtung des zu messenden Stapeldruckes Fg angeordnet, geht cosß gegen 1 und somit Fss gegen Fg. Allerdings stimmt die Bewegungsrichtung der Stapelrolle 4 bei minimaler Auslenkung nicht mehr mit der Kraftmessrichtung überein, wodurch mit wachsendem MesswegThe force component F ss changes depending on the size of the angle β between the resulting belt force F R and the stack wall 7. At an angle β of approximately <30 °, it is still large enough to achieve meaningful measurement results. If the force measuring direction is not arranged in the direction of movement of the stacking roller 4, but rather in the direction of the stacking pressure Fg to be measured, cosß goes against 1 and thus F ss against Fg. However, with minimal deflection, the direction of movement of the stacking roller 4 no longer corresponds to the force measuring direction , whereby with increasing measuring path
Verspannungen bzw. Störkräfte entstehen können. Diese können durch das Verbindungselement 5 zum großen Teil kompensiert werden. Dennoch wird die Kraftmessung annähernd in Bewegungs- richtung der Stapelrolle 4 durchgeführt, weil hierbei die vektorielle Trennung von F und Fg sicher gewährleistet ist und beispielsweise Schwankungen der resultierenden Riemenkraft F durch unterschiedliche Riemenspannung nahezu keine Störkräfte in Kraftmessrichtung verursachen.Tension or interference can arise. These can be largely compensated for by the connecting element 5. Nevertheless, the force measurement is carried out approximately in the direction of movement of the stacking roller 4, because this ensures the vectorial separation of F and Fg and, for example, fluctuations in the resulting belt force F due to different belt tension cause almost no interference forces in the force measurement direction.
Es ist vorteilhaft, die Messung des Stapeldruckes Fg zu einem Zeitpunkt auszuführen, wenn sich keine Folgesendung zwischen Stapelriemen 1 und der Umlenkrolle 3 befindet, weil durch das Abheben des Stapelriemens 1 von der Umlenkrolle 3 (je nach Dicke der Folgesendung) die Richtung der resultierenden Rie- menkraft FR leicht beeinflusst wird und somit kurzzeitigIt is advantageous to carry out the measurement of the stack pressure Fg at a point in time when there is no follow-up shipment between the stacking belt 1 and the deflection roller 3, because by lifting the stacking belt 1 off the deflection roller 3 (depending on the thickness of the follow-up shipment) the direction of the resulting belt - Force F R is slightly influenced and therefore briefly
Störkräfte auf die Kraftmesseinrichtung wirken.Interference forces act on the force measuring device.
Um den Stapelriemen 1 ohne größeren Aufwand und ohne Werkzeug wechseln zu können, ist die Schwinge 14 unterhalb der Stapel- rolle 4 (zwischen Stapelrolle und Brieflaufplatte) angebracht, um den Stapelriemen 1 nicht einzusperren.
Damit die Stapelwand 7 beim Riemenwechsel nicht demontiert werden muss, ist diese mit einer klappbaren Tür versehen, die ein Entnehmen des Stapelriemens 1 nach oben ermöglicht .
In order to be able to change the stacking belt 1 without great effort and without tools, the rocker 14 is attached below the stacking roller 4 (between the stacking roller and letter plate) so that the stacking belt 1 is not locked in. So that the stacking wall 7 does not have to be disassembled when changing the belt, it is provided with a hinged door which enables the stacking belt 1 to be removed upwards.